偏离防止支持设备 |
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| 申请号 | CN201480033637.9 | 申请日 | 2014-06-05 | 公开(公告)号 | CN105283363A | 公开(公告)日 | 2016-01-27 |
| 申请人 | 丰田自动车株式会社; 株式会社电装; | 发明人 | 奥田裕宇二; 岩田洋一; 中野贵仁; 川井隆史; 达川淳平; 高藤哲哉; | ||||
| 摘要 | 一种偏离防止支持设备，包括：车道边界标记识别部，其被配置成识别车道边界标记；偏离检测部，其被配置成对所述主车辆从所述车道边界标记的偏离进行检测；以及目标行驶路线生成部，其被配置成在所述偏离检测部检测到所述偏离的情况下生成目标行驶路线，其中，所述目标行驶路线包括：第一目标行驶路线，用于减小所述偏离；以及第二目标行驶路线，用于 修改 在沿所述第一目标行驶路线行驶之后偏离已被减小的所述主车辆的方向；其中，取决于所述偏离的方向以及所述车道边界标记的弯曲的方向，所述目标行驶路线生成部对所述第一目标行驶路线和所述第二目标行驶路线中的一个目标行驶路线进行设置，使得该目标行驶路线基本上为直线。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种偏离防止支持设备，包括： |
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| 说明书全文 | 偏离防止支持设备技术领域[0001] 本发明涉及用于防止主车辆从主车辆的行驶车道偏离的偏离防止支持设备。 背景技术[0002] 已知用于防止主车辆从主车辆的行驶车道偏离的偏离防止支持设备。当检测到偏离趋势时，偏离防止支持设备在与偏离的方向相反的方向上施加转向扭矩或者向车轮施加制动力以生成横摆力矩，以便防止主车辆从行驶车道偏离。 [0003] 很可能操作偏离防止支持设备的情况的示例为当车辆沿弯道行驶时的情况。因此，提出了一种用于防止在沿弯道行驶期间从行驶车道偏离的技术(例如，参见专利文献1)。根据专利文献1中所公开的车道偏离防止支持设备，当在弯道的向内方向上的偏离趋势时，对横摆力矩的生成进行限制。执行该控制，以防止倾向于使车辆沿弯道的向内侧行驶的驾驶员有不舒服的感觉，或者防止主车辆指向弯道的向外方向。 [0004] [专利文献1]日本专利特许公开公报No.2005-145243 发明内容[0005] 发明要解决的问题 [0006] 然而，存在下述问题：如在专利文献1中所公开的偏离防止支持设备中执行的、仅对横摆率的生成进行限制或在与偏离的方向相反的方向上防止偏离并不能在弯道的出口处防止偏离。 [0007] 图1为用于对弯道的出口处的偏离防止进行说明的图的示例。在车辆行驶期间，在识别车辆周围的车道(包括车辆前方的车道)时计算车道的曲率。因为所计算的曲率具有相对大的变化，所以偏离防止支持设备使用通过了低通滤波器的曲率来进行控制。因此，偏离防止支持设备使用用于进行控制的曲率为该曲率的过去值。当曲率不发生实质变化时并不存在实质的问题；然而，在曲率的变化过程中可能存在下述情况：用于控制的曲率不同于车辆正在其上行驶的道路的曲率。 [0008] 因此，如果弯道的出口处检测到偏离趋势，则即使弯道即将结束，偏离防止支持设备仍基于弯道的过去的曲率来确定道路的形状，从而基于当检测到偏离趋势时所检测到的恒定曲率来执行用于偏离防止的控制。因此，会出现下面的问题。 [0009] 在图1中，虚线表示当检测到弯道的向外方向上的偏离趋势时具有恒定曲率的道路的形状。曲率大于实际的道路形状(实线)。如果检测到偏离趋势，则如箭头所示，偏离防止支持设备执行指向行驶车道的中心方向的偏离防止控制。然而，因为基于当检测到偏离趋势时所检测到的恒定曲率而生成目标跟踪路线，所以可能引起与所检测到的偏离方向相反的方向上的偏离。 [0010] 此外，当检测到弯道的向内方向上的偏离趋势时，可能引起偏离。在图2所示的示例中，检测到弯道的向内方向上的偏离趋势，并且朝着行驶车道的中心方向对车辆进行控制以防止偏离。然而，因为偏离防止支持设备基于当检测到偏离趋势时所检测到的道路的恒定曲率而生成目标路线，所以可能在与所检测到的偏离方向相同的方向上引起偏离。 [0011] 以这样的方式，存在下述问题：当在弯道的出口处检测到弯道的向外方向上的偏离趋势时，可能发生与所检测到的偏离方向相反的方向上的偏离，而当在弯道的出口处检测到弯道的向内方向上的偏离趋势时，可能发生所检测到的偏离方向上的偏离。 [0012] 考虑到上面所描述的问题而做出本发明，并且本发明的目的在于提供可以在弯道的出口处适当地防止偏离的偏离防止支持设备。 [0013] 解决问题的方式 [0014] 本发明的特征在于本发明包括：车道边界标记识别部，其被配置成对主车辆周围的场景的捕获图像进行分析，以识别车道边界标记；偏离检测部，其被配置成对所述主车辆从所述车道边界标记的偏离进行检测；以及目标行驶路线生成部，其被配置成在所述偏离检测部检测到所述偏离的情况下生成目标行驶路线，其中，所述目标行驶路线包括：第一目标行驶路线，用于减小所述偏离；以及第二目标行驶路线，用于修改在沿所述第一目标行驶路线行驶之后偏离已被减小的所述主车辆的方向；其中，取决于所述偏离检测部所检测到的所述偏离的方向以及所述车道边界标记的弯曲的方向，所述目标行驶路线生成部对所述第一目标行驶路线和所述第二目标行驶路线中的一个目标行驶路线进行设置，使得该目标行驶路线基本上为直线。 [0015] 发明的效果 [0017] 图1为用于对在弯道的出口处进行的偏离防止进行说明的图的示例。 [0018] 图2为用于对当检测到弯道的向内方向上的偏离趋势时在弯道的出口处进行的偏离防止进行说明的图的示例。 [0019] 图3为用于对由车道偏离防止支持设备在弯道的出口处进行的偏离防止进行说明的图的示例。 [0020] 图4为用于对车道偏离防止支持设备的配置进行示意性说明的图的示例。 [0021] 图5为控制部的功能框图的示例。 [0022] 图6为用于对由白线识别设备进行的对道路信息的计算进行说明的图的示例。 [0023] 图7为用于对在向外偏离的情况下的第一路线和第二路线进行说明的图的示例。 [0024] 图8为用于对在向内偏离的情况下的第一路线和第二路线进行说明的图的示例。 [0025] 图9为用于对在向外偏离的情况下的目标跟踪路线进行说明的图的示例。 [0026] 图10为用于对在向内偏离的情况下的目标跟踪路线进行说明的图的示例。 [0027] 图11为用于对车道偏离防止支持设备的操作过程进行说明的流程图的示例。 [0028] 图12为控制部的功能框图的示例。 [0029] 图13为用于对在向外和向内偏离时的第一路线和第二路线的目标转向扭矩进行说明的图的示例。 [0030] 图14为用于对向外偏离时被设置成基本上为直线的第二路线进行示意性说明的图。 [0031] 附图标记的描述 [0032] 11 前向摄像装置 [0033] 12 白线识别装置 [0034] 15 控制部 [0035] 16 转向执行器 [0036] 17 制动执行器 [0037] 18 转向轴 [0038] 21 偏离确定部 [0039] 22 目标跟踪路线生成部 [0040] 23 目标横向加速度计算部 [0041] 24 目标转向扭矩计算部 [0042] 25 目标制动压力计算部 [0043] 100 车道偏离防止支持设备 具体实施方式[0044] 在下文中，将参照附图对实施例进行描述。 [0045] [第一实施例] [0046] 图3为用于对由根据实施例的车道偏离防止支持设备在弯道出口处进行的偏离防止进行说明的图的示例。在本实施例中，当检测到偏离趋势时设置目标跟踪路线进行，其中，目标跟踪路线包括两条路线即第一路线和第二路线。第一路线对应于用于在弯道的出口处减小偏离的目标跟踪路线。第二路线对应于用于在偏离减小之后改变车辆的方向的目标跟踪路线。 [0047] 图3(a)为用于对当在弯道的出口处在弯道的向外方向上发生偏离时的偏离减小进行说明的图的示例。在弯道的向外方向上的偏离时，根据实施例的车道偏离防止支持设备设置第一路线，使得第一路线基本上为直线。相对于基于当检测到偏离趋势时所检测到的曲率的行驶路线，作为直线的第一路线具有不同方向。因此，在向外偏离时，与根据现有技术的第一路线(虚线)相比，能够降低车辆在弯道的出口处从车道偏离的可能性。 [0048] 图3(b)为用于对当在弯道的出口处在弯道的向内方向上发生偏离时的偏离减小进行说明的图的示例。在弯道的向内方向上的偏离时，车道偏离防止支持设备在利用第一路线进行偏离减小之后设置第二路线，使得第二路线基本上为直线。虽然第一路线与根据现有技术的偏离减小中所用的目标跟踪路线基本上相同，但偏离减小之后被设置成直线的第二路线相对于基于当检测到偏离趋势时所检测到的曲率的行驶路线具有不同的方向。因此，在向内偏离时，与根据现有技术的第二路线(虚线)相比，能够降低车辆在弯道的出口处从车道偏离的可能性。 [0049] 以这样的方式，对于可以针对其设置第一路线和第二路线的目标跟踪路线，在弯道的出口处检测到向外偏离的情况下的第一路线和在弯道的出口处检测到向内偏离的情况下的第二路线均被设置成基本上为直线，这使得能够在弯道的出口处减小偏离。此外，因为使用基本上为直线的路线作为目标跟踪路线，所以可以增强车辆稳定性。 [0050] 注意，弯道表示以圆弧或曲线的形式而弯曲的道路形状；然而，曲率未必恒定。曲线可以与直线连接，并且曲线可以局部包括直线。 [0051] [配置示例] [0052] 图4为用于对车道偏离防止支持设备的示意性配置进行说明的图的示例。车道偏离防止支持设备100由控制部15来控制。车道偏离防止支持设备100包括前向摄像装置11、白线识别装置12、轮速传感器13、导航装置14、转向执行器16以及制动执行器17。 [0053] 前向摄像装置11为用于捕获主车辆周围的场景的单个摄像装置或立体摄像装置，主车辆周围的场景主要包括主车辆前方的预定区域。摄像装置的光电转换元件为CCD(电荷耦合器件)、CMOS(互补金属氧化物半导体)等。前向摄像装置11将通过捕获主车辆前方的场景而获得的图像数据输出至白线识别装置12。以预定的帧速率(例如，每秒30帧至60帧)周期性地执行用于捕获主车辆前方的场景的操作。 [0054] 白线识别装置12从图像数据中识别出车道边界标记以计算道路信息。车道边界标记表示用于对行驶车道进行定界的道路表面标记。例如，车道边界标记为通过沿道路以线形状的方式施加可以从道路表面识别的涂料(诸如白色涂料)而形成的线形标记。此外，取决于道路规则或国家，存在以彩色(诸如黄色或橙色)形成的白线。此外，除线形标记之外，车道边界标记还包括具有下述部分的虚线或点线：在所述部分中，以预定的间隔未施加涂料。此外，当行驶车道由三维物体(诸如美国的博茨点)而不是涂料来定界时，这样的三维物体也被包括在车道边界标记中。此外，当行驶车道通过沿道路布置发光物体(诸如灯具或猫眼)来定界时，这些物体也被包括在车道边界标记中。 [0055] 此外，道路信息包括主车辆的行驶车道的方向与主车辆的前后方向(下文所描述的轴线C)之间的角度(横摆角度) 从行驶车道的中心到车辆的中心的横向位移X、以及行驶车道的曲率β。白线识别装置12将根据图像数据所计算的道路信息输出至控制部13。 [0056] 轮速传感器13对左前车轮FL、右前车轮FR、左后车轮RL以及右后车轮RR的各自的轮速进行检测。在各车轮的各自的轮速当中，控制部15采用从动车轮的两个轮速的平均值作为车辆的车速。 [0057] 导航装置14例如使用GNSS(全球导航卫星系统)来检测主车辆的位置，以在道路地图上识别行驶位置。例如，利用导航装置14，可以对下述情况进行检测：车辆接近弯道；车辆正行驶在弯道上；车辆在弯道的出口附近等。 [0058] 转向执行器16为用于旋转地驱动转向轴18的电机。转向扭矩传感器被设置在转向轴18上，以通过在驾驶员的转向方向上添加辅助扭矩来执行转向辅助。此外，转向执行器16利用根据目标跟踪路线所指示的转向扭矩来旋转地驱动转向轴18。利用这样的布置，可以利用转向扭矩来使车辆转向，以进行偏离减小。 [0059] 制动执行器17连接至轮缸19(下文中被称为轮缸FL至轮缸RR)，以用于独立地制动各个车轮。为了独立地控制车轮底部(wheel basis)上的制动压力，制动执行器17对在针对制动液的流体通道中布置的电磁阀的开口程度进行调节，以控制轮缸FL至轮缸RR的轮缸压力。利用这样的布置，能够将任意横摆力矩施加至车体。将适当的横摆力矩施加至车体可以减小偏离。 [0060] 控制部15由一个或更多个电子控制单元来配置，并且主要包括微型计算机152、输入电路151以及输出电路153。微型计算机152的CPU执行程序，该程序用于基于道路信息来确定目标转向扭矩，以控制转向执行器16。此外，该CPU基于道路信息来确定制动油压以控制制动执行器17。[控制部的功能的示例] [0061] 图5(a)为控制部15的功能框图的示例。道路信息和车速被输入至控制部15，控制部15将目标转向扭矩输出至转向执行器16。 [0062] 控制部15包括偏离确定部21、目标跟踪路线生成部22、目标横向加速度计算部23以及目标转向扭矩计算部24。下文中对各个部的功能进行描述。偏离确定部21确定车辆是否从行驶车道偏离。在确定了车辆从行驶车道偏离的情况下，目标跟踪路线生成部22生成用于减小偏离的目标跟踪路线(第一路线和第二路线)。在确定了车辆从行驶车道偏离的情况下，目标横向加速度计算部23计算作为车辆的横向加速度的目标横向加速度，以使得车辆沿目标跟踪路线行驶。目标转向扭矩计算部24基于目标横向加速度来计算目标转向扭矩。 [0063] 此外，如图5(b)所示，利用通过对外车轮或内车轮进行制动而生成的横摆力矩来执行对偏离减小的控制。这样的控制不需要电动助力转向系统，从而引起成本降低。此外，如果安装有电动助力转向系统，则转向执行器16不需要生成很大的扭矩，从而可以减少车辆重量和热量。图5(b)中的目标制动压力计算部25基于目标横向加速度来计算目标制动压力。 [0064] 注意，控制部15可以包括目标转向扭矩计算部24和目标制动压力计算部25二者。利用这样的布置，可以通过将针对偏离减小的控制量划分成转向扭矩和横摆力矩来执行控制。 [0065] [道路信息的计算的示例] [0066] 车道偏离防止支持设备100主要包括两种类型，即，支持驾驶员的转向操作使得车辆遵照行驶车道而行驶的LKA(车道保持辅助)以及当检测到从行驶车道偏离时所操作的LDW(车道偏离警告)。根据LKA，转向扭矩和制动力总是根据相对于目标行驶路线(行驶车道中心)的横向位移、横摆角度等被辅助，并且当检测到偏离趋势时，执行利用转向扭矩或横摆力矩进行的偏离减小。根据LDW，当检测到偏离趋势时，执行利用转向扭矩或横摆力矩进行的偏离减小。 [0067] 因为LKA和LDW在当检测到偏离趋势时执行偏离减小方面是相同的，所以可以有效地应用根据实施例的偏离减小。在下文中，作为示例，对LDW的情况进行说明。 [0068] 图6为用于对由白线识别设备12进行的对道路信息的计算进行说明的图的示例。白线识别装置12基于纵向方向上的成像数据的预定间隔，对横向方向上的亮度信息进行扫描。以这样的方式，检测其强度大于预定值的横向边缘。预定间隔与实际空间中的5m至 10m的间隔相对应。在车道边界标记存在的像素处，基于车道边界标记，检测到左和右方向上的相反端处的边缘(在从左侧扫描的情况下的上升边缘和下降边缘)。 [0069] 如图6所示，在最前方扫描线的情况下检测到P11、P12和P13、P14。一对边缘(P11和P12)的中心P1表示左侧的车道边界标记的位置，并且一对边缘(P13和P14)的中心P2表示右侧的车道边界标记的位置。 [0070] 因为前向摄像装置11的焦距等为已知的，所以可以计算出实际空间中的车道边界标记的位置P1至P10。例如，前向摄像装置11的安装位置被设置作为原点O，y轴被设置成与主车辆的前后方向的轴线C平行，x轴被设置成使得其与轴线C垂直。 [0071] 接着，分别对左侧的车道边界标记的位置P1、P3和P5以及右侧的车道边界标记的位置P2、P4和P6应用曲线拟合，以确定各个车道边界标记的曲率。当假设车道边界标记为圆的一部分时，位置P1、P3、P5、P7及P9在圆上。因此，使用X坐标(Xc)和Y坐标(Yc)利用最小二乘法来执行对圆的曲线拟合。例如，用于最小二乘法的函数f可以为表示如下的圆的函数。a为圆的中心的X坐标，而b为中心的Y坐标。 [0072] f＝{(Xc-a)2+(Yc-b)2}1/2 [0073] 从圆的中心到车道边界标记的距离与圆的半径相对应，从而该距离的倒数为曲率β。对于位置P2、P4、P6、P8以及P10可以类似地确定曲率。 [0074] 用于最小二乘法的函数未必为圆的函数，从而也可以使用曲线的函数。此外，取代使用最小二乘法，使用霍夫变换来计算圆的参数(中心、半径、曲率)。 [0075] 行驶车道的行驶车道中心可以被确定为位置P1至P10的中点Pc1至Pc5，或者可以基于通过曲线拟合获得的两个同心圆来确定。此外，行驶车道中心未必为绝对的中点，从而行驶路线可以偏向于相对于中点的左或右方向上。根据LKA，行驶车道中心成为当车辆行驶时的目标行驶路线。 [0076] 行驶车道中心与x轴方向上的主车辆位置(原点O)之间的距离与横向位移X相对应。此外，轴线C与目标行驶路线之间的角度与横摆角度 相对应。白线识别装置12将由此获得的横向位移X、横摆角度 以及曲率β输出至控制部15作为道路信息。 [0077] 注意，在道路信息中，左方向为正。特别地，对于横向位移X，如果车辆从行驶车道中心偏向于左方向，则横向位移X为正。对于横摆角度 如果轴线C从目标跟踪路线指向左方向，则横摆角度 为正。对于曲率β，曲率β在左弯道的情况下为正。 [0078] 由于车道边界标记的有限的识别准确度和曲线拟合等，导致曲率具有相对较大的变化。因此，白线识别装置12在执行低通滤波之后计算曲率。例如，低通滤波器包括用于计算过去若干个值的平均值的滤波器、对较新的曲率应用较高的权重的滤波器等。 [0079] 由曲线拟合所确定的车道边界标记的形状基本上对应于车道边界标记的实际形状；然而，在弯道的出口处，因为弯道经由回旋曲线与直的路线连接，所以曲率逐渐变化。因此，由于低通滤波器的影响，在弯道的出口处计算出下述曲率：该曲率(在绝对值方面)大于车辆要行驶在其上的道路的实际曲率。 [0080] [偏离确定] [0081] 偏离确定部21确定车辆是否从行驶车道偏离。对于偏离确定，使用下述偏离预测时间：该偏离预测时间为直到车辆的横向位移X与左侧或右侧的车道边界标记相对应为止的时间。白线识别装置12周期性地计算横向位移X，从而x轴方向上的移动速度Vx为已知的。当道路宽度为D时，偏离预测时间可以利用下面的公式来确定。 [0082] 注意，当车辆的横向位移X更接近于相反侧上的一个车道边界标记时，相对于更接近的车道边界标记来计算偏离预测时间。 [0083] 如果车辆接近右侧的车道边界标记(X<0，Vx<0)，则按如下计算偏离预测时间。 [0084] 偏离预测时间＝(D/2-|X|)/|Vx| [0085] 如果车辆接近左侧的车道边界标记(X>0，Vx>0)，则按如下计算偏离预测时间。 [0086] 偏离预测时间＝(D/2-X)/Vx [0087] 在偏离预测时间变得小于或等于阈值的情况下，偏离确定部21检测到偏离趋势。以这样的方式，生成下文描述的针对偏离减小的目标跟踪路线。例如，用于检测偏离趋势的阈值为0.5秒至2秒；然而，阈值可以根据车速动态地确定。当在车辆或其驾驶员执行用于防止偏离的动作之前的时间延迟时，尽管对偏离趋势的检测取决于阈值，但是对偏离趋势的检测可以被视为对偏离的检测。 [0088] 此外，当车辆的预定部分位于车道边界标记上方时，可以检测到偏离趋势。车辆的预定部分可以是中心(原点O)、车体的左端(在从左侧的车道边界标记偏离的情况下)、车体的右端(在从右侧的车道边界标记偏离的情况下)、左车轮(在从左侧的车道边界标记偏离的情况下)、右车轮(在从右侧的车道边界标记偏离的情况下)等。 [0089] [偏离方向的确定] [0090] 要生成的目标跟踪路线在在弯道的出口处向外偏离的情况与在弯道的出口处向内偏离的情况之间是不同的。因此，偏离确定部21确定是向外偏离还是向内偏离。目标跟踪路线生成部22可以确定偏离方向。 [0091] 当车辆的偏离方向与弯道的方向(即，道路的弯曲方向)相反时，确定车辆朝弯道的向外侧偏离。当车辆的偏离方向与弯道的方向相同时，确定车辆朝弯道的向内侧偏离。基于横向位移X的符号来确定偏离方向。如果横向位移X为正，则偏离方向为左方向；如果横向位移X为负，则偏离方向为右方向。此外，弯道的方向可以通过各种方式来确定。可以基于下述来确定弯道的方向：转向轴18的当前旋转方向、横向加速度G的方向、针对其计算出曲率β的圆的中心坐标、来自导航装置或道路-车辆通信的信息等。 [0092] [目标跟踪路线] [0093] 在偏离确定部21确定车辆从车道偏离的情况下，目标跟踪路线生成部22生成目标跟踪路线。目标跟踪路线包括用于偏离减小的第一路线以及用于在偏离减小之后改变车辆的方向的第二路线。可以存在第三路线等；然而，省略了对其的说明。 [0094] 首先，对形成实施例的基础的第一路线和第二路线(绝不意味着第一路线和第二路线为现有技术)进行说明。 [0095] 图7(a)为用于对向外偏离的情况下的第一路线进行说明的图的示例。在检测到向外方向上的偏离趋势的情况下，用于减小偏离的目标跟踪路线相对于被识别出曲率β的向外车道边界标记(虚线)而向内定位。特别地，目标跟踪路线与向外车道边界标记具有至少基本上相同的方向，并且优选地目标跟踪路线相对于向外车道边界标记(虚线)稍微向内。向外车道边界标记的形状基于由白线识别装置12基于边缘的位置P2、P4、P6、P8及P10所检测到的曲率来确定。 [0096] 为了使目标跟踪路线相对于向外车道边界标记(虚线)稍微向内，设置第一路线，使得第一路线的曲率大于车道边界标记的曲率β(即，第一路线的半径小于车道边界标记的半径)。例如，按如下来计算第一路线的曲率β'。Δβ为曲率的增加量并且例如可以是曲率的百分之10至百分之30。 [0097] β'＝β+Δβ [0098] 穿过被检测到偏离趋势的车辆的原点O的、曲率β'(由于左转弯而为正)的弯曲路线成为目标跟踪路线的第一路线。横向位移X为原点O相对于目标跟踪路线的位移量，而横摆角度 为目标跟踪路线与轴线C之间的角度。如果车辆沿目标跟踪路线行驶，则可以减小偏离。 [0099] 图7(b)为用于对向外偏离的情况下的第二路线进行说明的图的示例。因为通过第一路线减小偏离之后的车辆相对于向外车道边界标记而指向内侧，所以在车辆的方向未被改变(即，车辆的方向需要改变)的情况下，存在车辆从向内车道边界标记偏离的可能性。因此，设置第二路线，以用于改变通过使用第一路线作为目标跟踪路线而形成的车辆的方向，使得车辆的方向向外变化。 [0100] 第二路线使得方向相对于第一路线向外改变(曲率被减小)并且相对于向外车道边界标记被定位成向内。 [0101] 第二路线的曲率β”＝β'-(Δβ/n) [0102] n为大于1的实数。换言之，目标跟踪路线在下述方向上被改变：使得目标跟踪路线的曲率变得以小于Δβ的范围更接近于曲率β'。 [0103] 以这样的方式，通过确定第一路线和第二路线，在检测到偏离趋势之后立即在向内方向上较大地改变横摆角度以减小偏离，并且车辆的方向可以被改变，使得在偏离减小之后车辆的方向变得更接近于车道边界标记的曲率。 [0104] 图8(a)为用于对向内偏离的情况下的第一路线进行说明的图的示例。在检测到向内方向上的偏离趋势的情况下，用于减小偏离的目标跟踪路线相对于被识别出曲率β的向内车道边界标记(虚线)被定位成向外。特别地，作为简单的方法，使曲率的符号反转(在示出的示例中将左转弯改变成右转弯)使得目标跟踪路线能够相对于向内车道边界标记(虚线)的形状被定位成向外。曲率β的绝对值变得越大，则目标跟踪路线就被改变得越多。此外，用于使车辆的方向相对于车道边界标记(虚线)以横摆角度 向外改变的弯曲路线可以用作第一路线。 [0105] 然而，因为转向方向的快速变化使车辆不稳定，所以第一路线被设置成使得第一路线的相对于轴线C的横摆角度 不超过阈值。 [0106] 第一路线的曲率β'＝-1×β(其中，小于或等于阈值) [0107] 穿过被检测到偏离趋势的车辆的原点O的、曲率β'(由于右转弯而为负)的弯曲路线成为目标跟踪路线的第一路线。横向位移X为原点O相对于目标跟踪路线的位移量，而横摆角度 为目标跟踪路线与轴线C之间的角度。如果车辆沿目标跟踪路线行驶，则可以减小偏离。 [0108] 图8(b)为用于对向内偏离的情况下的第二路线进行说明的图的示例。因为通过第一路线减小偏离之后的车辆相对于向内车道边界标记(虚线)被指向外侧，所以在车辆的方向未被改变(即，车辆的方向需要改变)的情况下，存在车辆从向外车道边界标记偏离的可能性。因此，设置第二路线被，用于改变通过使用第一路线作为目标跟踪路线而形成的车辆的方向，使得车辆的方向向内变化。 [0109] 第二路线使得方向相对于第一路线向内改变。特别地，将曲率β'(绝对值)减小较小量可以使曲率平缓。Δβ为如上所描述的。 [0110] 第二路线的曲率β”＝β'(负值)+Δβ(正值) [0111] 注意，所描述的设置第一路线和第二路线的方式仅是一个示例。第一路线可以是能够实现减小偏离的目的的任意路线，而第二路线可以是能够实现改变车辆方向的目的的任意路线。 [0112] 接着，对根据实施例的目标跟踪路线进行描述。 [0113] 在向外偏离的情况下，即使以如上所描述的那样生成第一路线和第二路线，仍存在下述问题：由于来自当检测到偏离趋势时所计算的车道边界标记(虚线)的曲率的影响，所以车辆可能从车道向内偏离。此外，在向内偏离的情况下，仍存在以下问题：因为根据第一路线改变的第二路线趋向于指向内侧，所以由于来自当检测到偏离趋势时所计算的车道边界标记(虚线)的曲率的影响，导致车辆可能从向内车道边界标记偏离。 [0114] 因此，根据实施例，通过在弯道的出口处使第一路线或第二路线基本上为直线来减少这些问题。 [0115] 在向外偏离的情况下： [0116] 图9为用于对向外偏离的情况下的目标跟踪路线进行说明的图的示例。 [0117] 当检测到向外偏离时，目标跟踪路线生成部22生成目标跟踪路线，使得第一路线基本上为直线。 [0118] 直的路线的起始点为当检测到偏离趋势时的车辆的原点O。存在许多用于确定直的路线的方向的方式。 [0119] (i)当检测到偏离趋势时车道边界标记(虚线)的切线方向。 [0120] (ii)通过向内改变(i)中所描述的切线方向而获得的方向。 [0121] (iii)通过向内改变轴线C的方向而获得的方向。 [0122] 如图7所示，因为弯道的出口处生成的第一路线的方向(以及第二路线的方向)类似于当检测到偏离趋势时所计算的车道边界标记(虚线)的方向，所以存在以下问题：车辆可能再次在弯道的向内方向上从车道偏离；然而，可以通过将第一路线设置成使得第一路线基本上为直线来减小偏离。 [0123] 在向内偏离的情况下： [0124] 图10为用于对向内偏离的情况下的目标跟踪路线进行说明的图的示例。 [0125] 当检测到向内偏离时，目标跟踪路线生成部22使第二路线基本上为直线。 [0126] 例如，直的路线的起始点为车辆沿第一路线行驶预定时间之后的车辆的原点O。存在许多用于确定直的路线的方向的方式。 [0127] (i)在车辆沿第一路线行驶预定时间之后车辆的轴线C的方向。 [0128] (ii)通过在左或右方向上将(i)中所描述的方向改变预定角度而获得的方向。 [0129] 如图8所示，因为弯道的出口处生成的第二路线的方向可能取决于第一路线的方向或第二路线的改变量而指向内侧，并且车辆在向内车道边界标记附近行驶，所以存在车辆可能再次从车道偏离的问题；然而，可以通过将第二路线设置成使得第二路线基本上为直线来减小偏离。 [0130] 注意，术语“基本上为直线”对应于直线本身或可被视为直线的严格意义上的曲线(其曲率基本上为0，其半径为极大。特别地，当转向角度或转向后角度处于其额定状态(nominal status)时，车辆沿直线行驶。 [0131] 在向外偏离时所生成的第一路线或在向内偏离时所生成的第二路线被保持直到再次检测到偏离为止，或者在驾驶员利用比预定扭矩大的转向扭矩执行转向操作时被取消。 [0132] [目标横向加速度的计算] [0133] 目标横向加速度计算部23输出用于沿目标跟踪路线行驶的目标横向加速度。目标横向加速度计算部23使用目标跟踪路线和关于目标跟踪路线的道路信息来计算目标加速度。例如按如下计算目标横向加速度，其中G1为前馈运算符(增益)，G2为反馈运算符，并且G3为反馈运算符。目标横向加速度 [0134] 注意，所描述的计算方法仅是一个示例。可以仅根据横向位移X和横摆角度 来计算目标横向加速度，或者将速度包括在横摆角度 的反馈项中。此外，作为简单的示例，可以从映射中读取目标横向加速度，在该映射中，目标横向加速度Gx与横向位移X和横摆角度 相关联。 [0135] 注意，在LKA的情况下，目标横向加速度计算部23输出用于在行驶车道中心处沿行驶车道行驶的目标横向加速度；然而，省略了对其的说明。 [0136] [目标转向扭矩的计算] [0137] 目标转向扭矩计算部24基于目标横向加速度和车速来计算目标转向扭矩。 [0138] 特别地，目标转向扭矩计算部24根据车速来确定增益K，并且利用下述公式基于目标横向加速度和增益K来计算目标转向扭矩。 [0139] 目标转向扭矩ST＝K×Gx [0140] 考虑到跟踪目标跟踪路线所需的转向扭矩根据车速而变化的事实，增益K为车速的函数。利用这样的布置，变得能够防止高速范围处的车辆的不稳定行为，同时保证在低速范围处转向操作具有可靠性。 [0141] 目标转向扭矩计算部24将目标转向扭矩输出至转向执行器16。以这样的方式，车辆可以行驶，使得其跟踪目标跟踪路线。 [0142] [目标制动扭矩的计算] [0143] 对利用图5(b)中的配置通过横摆力矩来减小偏离的情况进行说明。目标制动压力计算部25基于目标横向加速度和车速来计算目标制动扭矩。特别地，目标制动压力计算部25基于目标横向加速度来计算前车轮的目标汽缸压差ΔPf和后车轮的目标汽缸压差ΔPr。 [0144] ΔPf＝2×Cf×(目标横向加速度-Th)/Tr [0145] ΔPr＝2×Cr×目标横向加速度/Tr [0146] Tr为胎面长度，而Cf和Cr为当横向加速度被转换成轮缸压力时的转换因数。此外，Th为用于使前车轮的目标汽缸压差ΔPf小于后车轮的目标汽缸压差ΔPr的系数。 [0147] 在向外偏离的情况下，使向外前车轮(在左弯道的情况下的左前车轮)的目标轮缸压力比向内前车轮的目标轮缸压力大目标汽缸压差ΔPf，并且使向外后车轮的目标轮缸压力比向内后车轮的目标轮缸压力大目标汽缸压差ΔPr。利用这样的布置，在向内方向上生成横摆力矩，并且可以减小偏离。 [0148] 此外，在向内偏离的情况下，使向外前车轮(在左弯道的情况下的右前车轮)的目标轮缸压力比向内前车轮的目标轮缸压力大目标汽缸压差ΔPf，并且使向外后车轮的目标轮缸压力比向内后车轮的目标轮缸压力大目标汽缸压差ΔPr。利用这样的布置，在向外方向上生成横摆力矩，并且可以减小偏离。 [0149] [操作过程] [0150] 图11为用于对车道偏离防止支持设备100的操作过程进行说明的流程图的示例。 [0151] 偏离确定部21基于偏离预测时间等周期性地确定车辆是否从车道偏离(S10)。如果未检测到偏离趋势，则反复地执行偏离确定。 [0152] 如果检测到偏离趋势(S10中为是)，则偏离确定部21确定偏离是否在弯道的向外方向上(S20)。注意，当检测到偏离趋势时，可以确定车辆是否正在弯道上行驶，并且当车辆正在弯道上行驶时，可以进一步确定车辆是否正在弯道的出口处行驶。 [0153] 在向外偏离的情况下(S20中为是)，目标跟踪路线生成部22以使得第一路线基本上为直线的方式生成目标跟踪路线(S30)。 [0154] 在不是向外偏离的情况下(S20中为否)，从而意味着向内偏离，目标跟踪路线生成部22以使得第二路线基本上为直线的方式生成目标跟踪路线(S40)。 [0155] 如上所述，因为在弯道的出口处所检测到的向外偏离的情况下的第一路线和在弯道的出口处所检测到的向内偏离的情况下的第二路线被设置成基本上为直线，所以可以减小弯道的出口处的偏离。 [0156] [第二实施例] [0157] 在第一实施例中，第二路线被描述成在偏离减小之后第二路线改变车辆的方向。根据实施例，描述了下述车道偏离防止支持设备，在该车道偏离防止支持设备中，取代确定第二路线，通过使第二路线的目标转向扭矩固定，使由第一路线形成的车辆的方向改变并且使车辆的行为稳定。 [0158] 图12为控制部15的功能框图的示例。在实施例中，被赋予相同附图标记的部件具有相同功能，从而仅对实施例的主要部件主要地进行了描述。 [0159] 图12中的目标跟踪路线生成部22生成仅第一路线。此外，图12中的控制部15包括输出计算部26。输出计算部26根据第一路线的目标转向扭矩来确定第二路线的目标转向扭矩。换言之，第二路线的目标转向扭矩通过第一路线的目标转向扭矩而被自动地确定(通过第一路线的目标转向扭矩而被固定)。 [0160] 图13(a)为用于对向外偏离时的第一路线和第二路线的目标转向扭矩进行说明的图的示例，而图13(b)为用于对向内偏离时的第一路线和第二路线的目标转向扭矩进行说明的图的示例。在这两种情况下假设左弯道。 [0161] 如图7所示，因为第一路线相对于向外车道边界标记(虚线)被设置成向内，所以输出了正的目标转向扭矩。第二路线的目标转向扭矩比第一路线的目标转向扭矩小，并且相对于第一路线的目标转向扭矩具有相反的方向。例如，按如下来确定第二路线的目标转向扭矩。 [0162] 第二路线的目标转向扭矩＝-P×第一路线的目标转向扭矩 [0163] P小于1，并且例如可以被预先确定为0.1至0.9。因此，第二路线的目标转向扭矩可以被确定成使得其相对于第一路线的目标转向扭矩具有相反的方向和百分之30至百分之90的大小，从而在偏离减小之后的车辆的方向可以被改变。 [0164] P的大小未必为固定值，并且从而可以根据第一路线的目标转向扭矩的大小和车速来确定。例如，通过将P设置成使得第一路线的目标转向扭矩越大则P变得越大，第一路线可以被改变成使得第一路线的目标转向扭矩越大，则第一路线被改变越大。 [0165] 类似地，在通过横摆力矩而非转向扭矩来减小偏离的情况下，基于第一路线的目标制动扭矩来计算第二路线的ΔPf和ΔPr。 [0166] 因为第二路线通过第一路线的控制输出来固定，所以相对于车辆以跟踪第二路线的方式行驶的情况，车辆的行为可以更容易被稳定。 [0167] 根据实施例，通过在通过第一路线减小偏离之后使第二路线的目标转向扭矩固定，变得能够改变由第一路线形成的车辆的方向而无需确定第二路线，并且能够使车辆的行为稳定。 [0168] [第三实施例] [0169] 根据第二实施例，基于第一路线的目标转向扭矩来确定第二路线的目标转向扭矩。在本实施例中，对下述车道偏离防止支持设备进行了说明，在该车道偏离防止支持设备中，将用于沿直的路线行驶的目标转向扭矩确定为第二路线的目标转向扭矩。功能框图与第二实施例中的功能框图相同。 [0170] 在第一实施例中，向外偏离时的第一路线和向内偏离时的第二路线被设置成基本上为直线。然而，使向外偏离时的第二路线基本上为直线也是有效的。因此，根据本实施例，不将向外偏离时的第一路线设置成直线，而是替代地将第二路线设置成直线。利用这样的布置，变得易于在通过第一路线进行偏离减小之后改变车辆的方向以及使向外偏离时的车辆的行为稳定。此外，因为第二路线被设置成基本上为直线，所以变得不受当检测到偏离趋势时所检测到的曲率所影响，这可以减小进一步的偏离。 [0171] 图14为用于对在向外偏离时被设置成基本上为直线的第二路线进行示意性说明的图。偏离已经通过第一路线减小，从而车体相对于向外车道边界标记(虚线)指向内侧。通过在该状态下使第二路线为直线，变得能够使车辆的行为稳定，并且能够使车辆再次从向内车道边界标记偏离的可能性降低。 [0172] 如第二实施例中所描述的，第二路线的直的路线的方向由第一路线的目标转向扭矩来确定。例如，按如下对用于使车辆沿第二路线以基本上直线的方式行驶的、第二路线的目标转向扭矩进行计算。 [0173] (i)预先准备映射，在该映射中，转向角度和转向方向与将转向方向恢复至转向方向的额定状态所需的目标转向扭矩相关联。在这种情况下，输出计算部26对与切换到第二路线时的转向角度相关联的目标转向扭矩进行读取。当利用该目标转向扭矩来执行转向操作时，车辆沿基本上为直线的路线行驶。 [0174] (ii)对相对于额定状态而言的正转向扭矩或负转向扭矩进行求和，并且保持所求和的扭矩。如果在切换到第二路线时对正转向扭矩进行求和，则用于使转向扭矩为0的负转向扭矩被确定为第二路线的目标转向扭矩。如果在切换到第二路线时对负转向扭矩进行求和，则用于使转向扭矩为0的正转向扭矩被确定为第二路线的目标转向扭矩。 [0175] 根据本实施例，通过在向外偏离时使第二路线基本上为直线，变得易于减小进一步的偏离以及使车辆的行为稳定。 [0176] 注意，在第一实施例中，向外偏离时的第二路线的目标跟踪路线可以被设置成基本上为直线。在这样的情况下，例如，直的路线的方向对应于通过将在车辆沿第一路线行驶预定时间之后的轴线C的方向在右方向上改变而获得的方向。此外，在本实施例中，向内偏离时的第二路线的目标转向扭矩可以基于第一路线的目标转向扭矩来确定，使得第二路线基本上为直线。 [0177] 本申请基于在2013年6月19日提交的日本优先权申请2013-128897，该申请的全部内容通过引用并入本文。 |
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